發(fā)布時(shí)間：2020-10-30 15:53

　　 目前,多聲道氣體流量計(jì)具有巨大的開發(fā)潛力,同時(shí)由于技術(shù)的進(jìn)步,多聲道超聲氣體流量計(jì)在測(cè)量精度上也得到大幅度提高,在大管徑測(cè)量中展現(xiàn)出優(yōu)異的性能,已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但是,高精度超聲氣體流量計(jì)的核心技術(shù)僅僅掌握在某些外國(guó)著名公司手中,現(xiàn)今國(guó)內(nèi)還缺乏這方面的高技術(shù),為此本文針對(duì)多聲道超聲波氣體流量計(jì)存在的問題進(jìn)行研究,旨在解決多聲道超聲波氣體流量計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)研究,發(fā)現(xiàn)超聲計(jì)量中存在的諸多問題,尤其是在大管徑中氣體流場(chǎng)復(fù)雜的情況下衍生的各類問題,力求獲得到穩(wěn)定性好、測(cè)量精度高的多聲道超聲氣體流量計(jì)解決方案。首先,本文以前人的流體理論分析為依據(jù),根據(jù)流場(chǎng)分布規(guī)律,從中尋找突破點(diǎn)。從基礎(chǔ)理論出發(fā),對(duì)于兩種流態(tài)——層流和湍流,建立數(shù)學(xué)模型,分析其分布特點(diǎn)。同時(shí),結(jié)合雷諾數(shù)這一流體特征參數(shù),得到管徑DN200下,空氣流速與雷諾數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系�；趫A管內(nèi)普朗特流速分布經(jīng)驗(yàn)公式,對(duì)超聲流量計(jì)在整個(gè)量程范圍(0.3~30m/s)內(nèi)進(jìn)行分析,得到流速不同時(shí),管道內(nèi)流速的大致分布情況。其次,對(duì)四聲道超聲氣體流量計(jì)進(jìn)行建模分析,分別建立了兩種平行聲道布置方式的模型,第一種是按均分的布置方式,四聲道將管道分成等寬的五部分,還有一種按Gauss-Lengendre聲道布置方法,利用數(shù)值積分法,分別得到兩種方法的權(quán)值。根據(jù)流速分布經(jīng)驗(yàn)公式,分別對(duì)兩種方法仿真,得到各自的測(cè)量誤差。該模型較好地體現(xiàn)了誤差產(chǎn)生的過(guò)程及結(jié)果。最后針對(duì)時(shí)差法多聲道超聲氣體流量計(jì)測(cè)流速進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)主要元器件一一介紹的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出各功能電路,實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路設(shè)計(jì)目標(biāo)。采用TDC-7200作為電路核心作高精度計(jì)時(shí)芯片。整個(gè)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)潔,選用MSP430作為主控芯片,該單片機(jī)功耗低、穩(wěn)定性好。超聲換能器工作在200KHz。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH814.92
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 流量測(cè)量及流量計(jì)的分類
    1.2 超聲波流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)
    1.3 超聲波氣體流量計(jì)國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第二章 氣體超聲波流量計(jì)檢測(cè)技術(shù)
    2.1 超聲波簡(jiǎn)介及基本參量
        2.1.1 超聲波基本概念
        2.1.2 超聲波基本物理參量
    2.2 超聲波垂直入射反射基本原理
        2.2.1 單一界面的情況
        2.2.2 聲波從中間層通過(guò)的情況
    2.3 超聲波換能器原理
    2.4 時(shí)差法測(cè)流速基本原理
    2.5 本章小結(jié)
第三章 多聲道測(cè)量原理與仿真分析
    3.1 多聲道超聲波氣體流量計(jì)的建模
        3.1.1 流量計(jì)組成結(jié)構(gòu)分析
        3.1.2 多聲道測(cè)量原理
        3.1.3 普通插值積分權(quán)重值計(jì)算
        3.1.4 基于GAUSS積分法權(quán)重值計(jì)算原理
    3.2 多聲道建模的模型分析與仿真
        3.2.1 模型誤差分析
        3.2.2 模型仿真及分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 多聲道超聲波氣體流量計(jì)的設(shè)計(jì)
    4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        4.1.1 硬件整體結(jié)構(gòu)
        4.1.2 前置放大濾波電路設(shè)計(jì)
        4.1.3 超聲波模擬前端電路設(shè)計(jì)
        4.1.4 高精度計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)
        4.1.5 單片機(jī)模塊
        4.1.6 電源電路設(shè)計(jì)
        4.1.7 電路板布局
    4.2 軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        4.2.2 主程序模塊
        4.2.3 計(jì)時(shí)TDC模塊
        4.2.4 與單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)
    4.3 本章小結(jié)
第五章 超聲波氣體流量計(jì)實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 超聲波氣體流量計(jì)試驗(yàn)方案
        5.1.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        5.1.2 試驗(yàn)流程
    5.2 試驗(yàn)平臺(tái)
    5.3 試驗(yàn)步驟
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.5 流速的修正
    5.6 插值法
    5.7 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文研究?jī)?nèi)容總結(jié)
    6.2 前景展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻碩期間取得的研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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